강철보다 강하고 방탄, 방화, 방탄성이 뛰어난 슈퍼 소재

InventWood라는 스타트업의 거대한 창고에서 이상한 새로운 소재가 곧 대량 생산에 들어갈 예정입니다. 분자 수준에서 강철보다 강하지만 6배나 가벼운 소재로 변형된 연목입니다.

슈퍼우드는 건물 골격의 강철 보를 대체할 수 있는 특수 소재로, 방탄문을 만들 수 있을 만큼 충격에 강합니다.

또한, 이 소재는 내화성이 뛰어납니다. 슈퍼우드의 바깥층도 탄화되어 내부를 보호하여 강철처럼 화재 시 내부가 무너지는 것을 방지합니다.

변형 목재

후량빙은 공학 목재의 "발명가"로 불릴 만합니다. 예일대에서 강의하기 전, 후는 메릴랜드 대학교 재료 혁신 센터 소장을 역임했습니다.

그곳에서 그는 투명하고, 플라스틱처럼 성형 가능하며, 고무공처럼 탄력 있는 등 다양한 특성을 지닌 독특한 목재를 발명했습니다. 후의 모든 발명품은 나무를 분자 수준에서 조작하는 것과 관련이 있었습니다.

목재는 구조가 치밀하고 강철만큼 내구성이 뛰어납니다. 사진: InventWood.

2018년에 후와 그의 동료들은 Nature에 논문을 발표하여 Superwood의 기술을 발표하면서 재료 과학계 에 큰 파장을 일으켰습니다.

이 소재를 만들기 위해 연구팀은 나무를 가열하고 화학적으로 처리하는 것부터 시작했습니다. 그런 다음 압축하여 일반적인 보드보다 최대 4배 더 가볍게 만들었습니다. 이 과정에서 후는 이 실험이 셀룰로스 섬유를 더 가깝게 밀어내어 나무의 순환계를 구성하는 통로를 붕괴시킨다는 것을 발견했습니다.

처음에는 이 실험이 결국 갤러리에 전시될 놀라운 발견처럼 보였습니다. 많은 사람들이 이 사업에 대해 후에게 접근했지만, 그는 그저 대학교수일 뿐이며 이 프로젝트를 어떻게 해야 할지 전혀 모른다고 말했습니다.

하지만 후 씨는 포기하지 않고 수년 동안 기술을 다듬어 소재 생산 시간을 일주일 이상에서 단 몇 시간으로 단축했습니다.

처음 관심을 받았을 때, 놀랍게도 많은 사람들이 Superwood를 그저 신기한 상품으로 여겼습니다. 하지만 InventWood의 CEO인 알렉스 라우가 후에게 연락하여 2021년 회사 상용화를 도왔습니다.

이 스타트업은 2022년에 에너지부로부터 2,000만 달러의 보조금을 받았고, 다양한 투자자들로부터 추가로 3,000만 달러의 자금을 지원받았습니다.

엄청난 잠재력

이 스타트업은 올여름부터 슈퍼우드 첫 생산을 시작합니다. 라우는 이러한 종류의 첫 번째 상업용 공장은 규모가 작다고 말합니다. 초기 생산품은 건물의 "외피", 즉 하중을 지탱하지 않지만 미관과 내구성이 요구되는 부분을 만드는 데 사용될 예정입니다.

일반 목재 옆에 놓인 슈퍼우드(어두운 목재) 샘플. 장기 하중 지지 굽힘 시험을 거치고 있다. 사진: 월스트리트 저널.

장기적으로는 건물의 뼈대를 기존 자재에서 초경목재로 대체하는 방향으로 나아가고자 합니다. 라우 씨는 "건물에서 발생하는 탄소 배출량의 90%는 건설 과정에서 콘크리트와 강철에서 발생합니다."라고 말했습니다.

InventWood는 이 공장 건설을 위해 첫 번째 시리즈 A 라운드에서 1,500만 달러를 모금했습니다. 이 라운드는 Grantham Fund가 주도했으며, 지속 가능한 기술, 기후 및 소재 혁신에 투자하는 세 곳의 유명 펀드인 Baruch Future Ventures, Builders VC, Muus Climate Partners가 참여했습니다.

슈퍼우드는 셀룰로스(셀룰로오스)와 리그닌(리그닌)이라는 두 가지 화합물로 구성된 일반 목재에서 시작됩니다. 실제로 나노결정질 셀룰로오스는 탄소 섬유보다 더 강합니다. 따라서 슈퍼우드의 주요 목표는 목재 본연의 강도를 강화하는 것입니다.

이 회사는 식품 산업에서 사용하는 화학물질을 이용해 목재의 분자 구조를 변형한 다음, 재료를 압축해 셀룰로스 분자 사이의 수소 결합 수를 늘립니다.

재료를 네 배로 압축할 수 있는 능력 때문에 많은 사람들은 슈퍼우드가 같은 강도로 더 강할 것이라고 생각할 것입니다. "하지만 이 과정에서 생성되는 추가적인 결합 덕분에 실제로는 약 10배 더 강합니다."라고 라우는 설명합니다.

밝은 색상의 일반 목재 사이에 슈퍼우드를 끼워 넣으면 주택 골조에서 강철 보를 대체하는 하중 지지력을 강화할 수 있습니다. 사진: 월스트리트 저널

그 결과, 강철보다 파단 강도가 50% 더 높고 강도 대 중량비는 10배 더 우수한 소재가 탄생했다고 회사 측은 밝혔습니다. 또한, A급 화재 기준을 충족하여 내화성이 뛰어나고 부패 및 곤충 피해에도 강합니다.

실제로 Superwood를 건물의 구조 요소에 적용할지 여부는 여전히 건설업체와 건축가를 포함한 회사 파트너의 인증을 받아야 합니다. 또한, Superwood는 엔지니어링 목재 구조물에서 흔히 볼 수 있는 철골 접합부를 제거할 만큼 충분히 강하기 때문에 새로운 시공 공정도 필요합니다.

WSJ에 따르면, 이 소재의 응용 분야는 건설 분야를 넘어 더욱 확장될 수 있습니다. 슈퍼우드는 탄소 섬유와 유사하지만, 취성이 덜합니다. 이미스포츠 장비, 테니스화부터 경주용 자동차, 비행기까지 다양한 분야에 사용되고 있습니다.

출처: https://znews.vn/sieu-vat-lieu-chong-dan-chong-chay-va-ben-hon-ca-thep-post1565040.html